科学家希望詹姆斯·韦伯太空望远镜将帮助解决“尘埃预算危机”

By Elizabeth Howell 

2022/7/12

Science & Astronomy

我们仍然不能弄清楚为什么在宇宙中尘埃比模型预测远更多。

一个以古埃及神灵的名字阿派普（Apep）命名的三星系统，这张照片是由欧洲航天局甚大望远镜上的一个仪器拍摄的。(Image credit: IMAGE: ESO, Joseph R. Callingham (ESO))

与我们的计算预测的相比，宇宙中有太多的尘埃。

天文学的这个叫“尘埃预算危机” 的重大问题需要被解决来更好地预测尘埃在庇护恒星、诞生行星和宿主我们所知道的生命关键分子中的关键角色。

研究人员希望最终用詹姆斯韦伯太空望远镜归类出尘埃问题，该望远镜7月12日退出数月调试发布它的第一批操作图像。一旦韦伯准备就绪，在它的早期观测阵容中将是产生尘埃的沃尔夫-拉叶双星来更好地观望尘埃的起源故事。

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韦伯将比许多其他天文台在捕捉这个难以捉摸的化合物的视光中被更好配位。用红外光，它能透过尘埃云窥视，并且由于它的深空轨道，它远离能扰乱任何关于尘埃丰度的计算的干扰光源。

韦伯的目标的选择也在沿着尘埃谜团中是关键。沃尔夫-拉叶星是异常热和明亮，在与双星系统中的伴星相互作用后可能是巨大的尘埃产生者。

天文学家通常通过风车模式发现这些恒星相互作用，风车模式随两颗恒星彼此环绕并且在太空中碰撞风吹掉这些恒星的表面产生。然而，由于沃尔夫-拉叶星是如此明亮，它们的光度压倒附近尘埃的微弱发射。

然而，韦伯的专业光学器件将在红外中提供前所未有的观望。此外，韦伯有一个比美国宇航局现已退役的斯皮策太空望远镜更高的分辨率，后者也从太空中用红外线观测。

长红外波长的光不仅因它们的透过尘埃窥视的能力被珍视，而且还能提供尘埃云中元素的光谱。其中一些化学物质可能对生命的构建块至关重要，允许我们暗示关于尘埃怎样通过宇宙散布有机分子。

研究负责人日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）研究员廉劳在韦伯财团2020年的一份声明中说，“韦伯能检测的中红外光正是我们想要观察来研究尘埃及其化学成分的光的波长”。

劳的团队将使用韦伯上的两种仪器检查两个沃尔夫-拉叶星双系统：中红外仪器（MIRI）和近红外成像仪和无缝光谱仪（NIRISS）。

受到精查的将是WR 140，这是一个被充分研究的恒星系统，将作为一个基线来确保韦伯的观测正按预期的工作。名单上还有WR 137，它的两颗恒星将在韦伯使命的早期在潜在的尘埃产生事件中彼此紧密的接近。

劳的调查将是由韦伯在望远镜正常运行的前五个月期间进行的一组早期发布科学观测之一。除了作为一个我们的尘埃的起源故事的调查之外，沃尔夫-拉叶星观测还将帮助韦伯天文学家测试出韦伯的动态范围，或者它能观察到的最亮和最微弱的天体之间的差异。

加州理工学院早期发布科学团队的天文学家曼西卡斯里瓦尔在同一份声明中说，学习这个范围“对未来以多种方式对天文学界将是有用的，例如，在研究围绕一个活跃星系明亮中心的尘埃盘中或者发现一颗围绕一颗明亮恒星环绕的行星”。